【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、ホログラムを利用して、光を、特にレーザ光
を等速直線走査する光走査システムに関するものである
。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention relates to an optical scanning system that uses a hologram to linearly scan light, particularly laser light, at a constant velocity.
［従来の技術］従来、光走査装置として、第６図に示すようなホログラ
ムスキャナが案出されている。このホログラムスキャナ
は偏向と集光の機能を有するホログラムレンズ２１を、
円状ディスク２２の分割された円周上に配列したうえ、
レーザビーム２３を入射させなからモータ２６により円
状ディスク２２を回転し、レーザビーム２３の回折方向
を変えて走査を行うもので、円状ディスク２２を一回転
することで、同ディスク２２円周の分割数だけの走査線
２４を像面２５に描（ものである。このようにして、従
来は、上記のホログラムスキャナによって高速走査が行
われている。[Prior Art] Conventionally, a hologram scanner as shown in FIG. 6 has been devised as an optical scanning device. This hologram scanner uses a hologram lens 21 that has deflection and focusing functions.
In addition to being arranged on the divided circumference of the circular disk 22,
The motor 26 rotates the circular disk 22 without making the laser beam 23 incident, and scans by changing the diffraction direction of the laser beam 23. By rotating the circular disk 22 once, the circumference of the disk 22 is changed. As many scanning lines 24 as the number of divisions are drawn on the image plane 25. In this way, conventionally, high-speed scanning is performed by the above-mentioned hologram scanner.
［発明が解決しようとする課題］しかしながら、上記従来のホログラムスキャナは、ホロ
グラムスキャナに集光及び偏向の二つの機能を持たせる
ため、ホロクラムレンズ２１の干渉縞パターンが不規則
になることからホログラムスキャナの作製が容易ではな
く、設置位置決め精度が厳しく要求されるという問題が
あった。[Problems to be Solved by the Invention] However, in the conventional hologram scanner described above, since the hologram scanner has two functions of focusing and deflecting light, the interference fringe pattern of the hologram lens 21 becomes irregular. There have been problems in that the scanner is not easy to manufacture and requires strict installation positioning accuracy.
また、円状ディスク２２の面振れの影響を抑えるために
、一般に、透過型のホログラム２１が採用されてきた。Furthermore, in order to suppress the influence of surface wobbling of the circular disk 22, a transmission type hologram 21 has generally been adopted.
しかし、実際にシステムを構成するとき、円状ディスク
２２に対してモータ２６方向からレーザビーム２３を入
射させる必要があることから円状ディスク２２を回転さ
せるモータ２６の直径より円状ディスク２２を小型化す
ることが難しく、必然的にディスク２２が大きくなるた
め、より大きな面振れ誤差を引き起こすことになる。ま
た、透過型のホログラムレンズ２１においては、光が基
盤ガラスを通過するので、ガラス自体の精度に対する要
求が厳しくなるという問題があった。However, when actually configuring the system, it is necessary to make the laser beam 23 enter the circular disk 22 from the direction of the motor 26, so the circular disk 22 is made smaller than the diameter of the motor 26 that rotates the circular disk 22. Therefore, it is difficult to make the disc 22 large, which inevitably results in a larger surface runout error. Furthermore, in the transmission type hologram lens 21, since light passes through the base glass, there is a problem in that requirements for the precision of the glass itself become stricter.
更に、入射光線に収束光を用いるため、入射角度の違い
から、回折光に非点収差が生じて、光の整形が難しくな
るという問題かあった。Furthermore, since convergent light is used as the incident light beam, there is a problem in that astigmatism occurs in the diffracted light due to the difference in the incident angle, making it difficult to shape the light.
そこで本発明では、等間隔直線状の干渉縞パターンのよ
うなシンプルな構造を持つ反射型のホログラフィック回
折格子を円周上に配列したホログラムディスクを用いる
とともに、ホログラムディスクの面振れがあっても、そ
れを補正するためのｆθレンズ及び円筒レンズを用いる
ことにより高精度な等速直線走査を行うことができるよ
うにすることを解決すべき技術的課題とするものである
。Therefore, in the present invention, a hologram disk is used in which reflection-type holographic diffraction gratings having a simple structure such as a pattern of linear interference fringes arranged at equal intervals are arranged on the circumference, and even if there is surface wobbling of the hologram disk, The technical problem to be solved is to enable highly accurate uniform velocity linear scanning by using an fθ lens and a cylindrical lens to correct this.
［課題を解決するための手段］上記課題解決のための技術的手段は、光走査システムを
、等間隔直線状の干渉縞パターンを有する反射型のホロ
グラフィック回折格子を円周上に配列するとともに外部
からの駆動力により回転可能に配設されたホログラムデ
ィスクと、前記反射型のホログラフィック回折格子に対
して平行光線を発光するとともに、そのホログラフィッ
ク回折格子に対する前記平行光線の入射角をγ、平行光
線の波長をλ、ホログラフィック回折格子の縞間隔をｄ
とした場合、平行光線の入射角γが次の式％式％を満たすように配設された平行光線発光手段と、前記ホ
ログラフィック回折格子で反射された前記平行光線を収
束するとともに、横走査方向におけるｆθ特性を補正さ
せるためのｆθレンズと、前記ｆθレンズを透過した前
記収束光を集光するとともに、前記ホログラムディスク
が回転している状態での面振れに伴う縦走査方向の走査
誤差を補正させるための円筒レンズとを備えた構成にす
ることである。[Means for Solving the Problems] Technical means for solving the above problems include an optical scanning system in which reflective holographic diffraction gratings having an equally spaced linear interference fringe pattern are arranged on the circumference, and A hologram disk rotatably arranged by an external driving force emits parallel light rays to the reflective holographic diffraction grating, and the incident angle of the parallel light rays to the holographic diffraction grating is set to γ, The wavelength of the parallel light beam is λ, and the fringe spacing of the holographic diffraction grating is d.
In the case of an fθ lens for correcting fθ characteristics in the direction; and an fθ lens for condensing the convergent light transmitted through the fθ lens, and for correcting scanning errors in the vertical scanning direction due to surface wobbling while the hologram disk is rotating. The present invention is to provide a configuration including a cylindrical lens for correction.
［作 用］上記構成の光走査システムによれば、平行光線発光手段
はホログラフィック回折格子に対する入射角γが、式（
１）を満たすように平行光線を発光するようにしたため、ホ
ログラムディスクに偏心があっても走査精度に影響せず
、光学系におけるホログラムディスクの位置決め誤差の
許容範囲か大きくなる。[Function] According to the optical scanning system having the above configuration, the incident angle γ of the parallel light emitting means with respect to the holographic diffraction grating is expressed by the formula (
1) Since parallel light beams are emitted so as to satisfy the following conditions, even if the hologram disk is eccentric, the scanning accuracy is not affected, and the permissible range of positioning error of the hologram disk in the optical system is increased.
また、ホログラフィック回折格子を反射型にすることに
より、平行光線をモータの取付は側と反対の方向から入
射させることができることからホログラムディスクはモ
ータの位置に無関係になるため、ホログラムディスクの
寸法を小さくすることができるようになり、その結果、
ホログラムディスクの面振れ誤差を減らすことができる
。In addition, by making the holographic diffraction grating reflective, parallel light beams can be incident from the opposite direction to the motor mounting side, making the hologram disk independent of the motor position, so the dimensions of the hologram disk can be reduced. It is now possible to make it smaller, and as a result,
The surface runout error of the hologram disk can be reduced.
更に、ホロラムディスクの面振れが生じても、その面振
れによる光走査誤差は円筒レンズによって補正され、ｆ
θレンズは横走査方向におけるｆθ特性を補正し、ホロ
グラフィック回折格子で反射した光を収束させる。なお
、ホログラフィック回折格子に入射される光は平行光線
であるため、ホログラフィック回折格子で回折された光
も平行性を保つことから光の整形が容易になる。Furthermore, even if surface wobbling occurs in the hologram disk, the optical scanning error due to the wobbling is corrected by the cylindrical lens, and f
The θ lens corrects the fθ characteristic in the horizontal scanning direction and converges the light reflected by the holographic diffraction grating. Note that since the light incident on the holographic diffraction grating is a parallel beam, the light diffracted by the holographic diffraction grating also maintains parallelism, making it easier to shape the light.
［実施例］次に、本発明の実施例を図面を参照しながら説明する。[Example]Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
第１図は光走査システムの全体的な構成を示した光学系
統図である。半導体レーザコリメットユニット（平行光
線発光手段）ｌから、波長が７８０μｍの平行なレーザ
光２が発光され、ホログラムディスク３に対して入射角
γで入射される。ホログラムディスク３の円周上には、
後述の等間隔直線状の干渉縞パターンを有する反射型の
ホログラフィック回折格子１０が配列されている。ホロ
グラムディスク３は駆動モータ４によって回転されるも
ので、駆動モータ４の回転に伴って、ホログラムディス
ク３が回転すると、回折光５が偏向される。そして平行
な回折光５がｆθレンズ６、円筒レンズ７を通った後、
ドラム８に入射され、走査される。FIG. 1 is an optical system diagram showing the overall configuration of the optical scanning system. A parallel laser beam 2 having a wavelength of 780 μm is emitted from a semiconductor laser collimating unit (parallel beam emitting means) l, and is incident on the hologram disk 3 at an incident angle γ. On the circumference of the hologram disk 3,
Reflection type holographic diffraction gratings 10 having a pattern of equally spaced linear interference fringes, which will be described later, are arranged. The hologram disk 3 is rotated by a drive motor 4, and when the hologram disk 3 rotates as the drive motor 4 rotates, the diffracted light 5 is deflected. After the parallel diffracted light 5 passes through the fθ lens 6 and the cylindrical lens 7,
The light enters the drum 8 and is scanned.
第２図（Ａ）はホログラムディスク３の側面図、第２図
（Ｂ）はホログラムディスク３の正面図である。同図に
示すように、５分割したホログラムディスク３の円周上
に、ホログラフィック回折格子１０を５つ配設する。な
お、本実施例ではホログラムディスク３の半径を２５ｎ
＋ｍにしている。前述したように干渉縞が等間隔直線状
であるので、５つのホログラフィック回折格子１０が半
径方向における配置にばらつきがあっても走査精度に影
響を与えない。FIG. 2(A) is a side view of the hologram disk 3, and FIG. 2(B) is a front view of the hologram disk 3. As shown in the figure, five holographic diffraction gratings 10 are arranged on the circumference of a hologram disk 3 divided into five parts. In this embodiment, the radius of the hologram disk 3 is 25n.
I set it to +m. As described above, since the interference fringes are linear and equally spaced, even if there are variations in the arrangement of the five holographic diffraction gratings 10 in the radial direction, the scanning accuracy is not affected.
ホログラフィック回折格子１０の空間周波数はｌ６００
で、格子間隔は０．５２５μｍである。前述したように
波長７８０μｍのレーザ光２を使用するので、前記式（
１）より、走査線の直線精度を保証するために、そのレ
ーザ光２の最適入射角γを２７°とする。第３図は入射
角γを変えたとき、走査線の直線精度とホログラムディ
スク３の回転角及び走査幅の関係を示したものである。The spatial frequency of the holographic diffraction grating 10 is l600
The lattice spacing is 0.525 μm. As mentioned above, since laser beam 2 with a wavelength of 780 μm is used, the above formula (
From 1), in order to guarantee the linear accuracy of the scanning line, the optimum incident angle γ of the laser beam 2 is set to 27°. FIG. 3 shows the relationship between the linear accuracy of the scanning line, the rotation angle of the hologram disk 3, and the scanning width when the incident angle γ is changed.
レーザ光２の入射角が２５° ２６° ２７°
２８゜２９°のとき、それぞれの走査線の直線精度は、
曲線１，２，３，４．５によって示される。この図に示
すように、入射角γが２７°のとき、直線精度か最もよ
く、直線からのずれが±０．１ ｍｍ以内に収まること
が分かる。The incident angle of laser beam 2 is 25° 26° 27°
When the angle is 28° and 29°, the linear accuracy of each scanning line is
Indicated by curves 1, 2, 3, 4.5. As shown in this figure, it can be seen that when the incident angle γ is 27°, the linear accuracy is the best, and the deviation from the straight line is within ±0.1 mm.
ホログラフィック回折格子１０自身か集光機能を持たな
いので、第４図（Ａ）、（Ｂ）に示すように、縦走査方
向と横走査方向における回折光の集光は、ｆθレンズ６
と円筒レンズ７によって行われ、円筒レンズ７の焦点平
面、すなわちドラム８面において、直径０．１ ｍｎ＋
のビームスポットをつくる。Since the holographic diffraction grating 10 itself does not have a focusing function, the diffracted light in the vertical scanning direction and the horizontal scanning direction is focused by the fθ lens 6, as shown in FIGS.
is performed by the cylindrical lens 7, and the diameter is 0.1 mn+ at the focal plane of the cylindrical lens 7, that is, the surface of the drum 8.
Create a beam spot.
円筒レンズ７とトラム８の距離は、より短い方か望まし
い。すなわち第５図に示すように、ホログラムディスク
３から、ドラム８までの距離ｆ１” ３００ ｍｍで、
円筒レンズ７からドラム８までの距離ｆ２が４０ｍｎ＋
の場合は、ホログラムディスク３面振れ誤差ｙ１が、円
筒レンズ７によって、約１／７以下のｙ２に補正される
。The distance between the cylindrical lens 7 and the tram 8 is preferably shorter. That is, as shown in FIG. 5, the distance f1 from the hologram disk 3 to the drum 8 is 300 mm,
The distance f2 from the cylindrical lens 7 to the drum 8 is 40 m+
In this case, the hologram disk three-plane vibration error y1 is corrected by the cylindrical lens 7 to y2, which is about 1/7 or less.
以上のように本実施例の光走査システムは走査精度が高
く、かつ小型化、構成部品の簡易化により製作コストの
低減が可能である。As described above, the optical scanning system of this embodiment has high scanning accuracy, and can reduce manufacturing costs by downsizing and simplifying component parts.
［発明の効果］以上のように本発明によれば、等間隔直線状の干渉縞パ
ターンのようなシンプルな構造を持つ反射型のホログラ
フィック回折格子を円周上に配列したホログラムディス
クを用いるとともに、このホログラムディスクに対する
平行光線の入射角γが前記式（１）のλ ｄを満足するように平行光線を入射させるため、ホログラ
ムディスクに偏心があっても走査精度に影響せず、光学
系におけるホログラムディスクの位置決めを容易にする
ことが可能になり、また、ホログラフィック回折格子を
反射型にしたことにより、ホログラムディスクはモータ
の位置に無関係になることからホログラムディスクの寸
法を小さくすることができ、かつホログラムディスクの
面振れ誤差を減らすことができるうえに、ホログラムデ
ィスクの面振れが生じても、その面振れによる走査誤差
はｆθレンズ、円筒レンズによって補正することができ
、かつ光の整形が容易であることから走査精度を向上さ
せることができるとともに、小型化、構成部品の簡易化
により製作コストを低減することができるという効果が
ある。[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, a hologram disk in which reflective holographic diffraction gratings having a simple structure such as an equally spaced linear interference fringe pattern is arranged on the circumference is used, and Since the parallel rays are made incident such that the incident angle γ of the parallel rays on the hologram disk satisfies λ d in the above equation (1), even if the hologram disk is eccentric, it does not affect the scanning accuracy and the optical system This makes it possible to easily position the hologram disk, and by making the holographic diffraction grating a reflective type, the hologram disk becomes independent of the motor position, allowing the size of the hologram disk to be reduced. In addition, it is possible to reduce the surface runout error of the hologram disk, and even if the hologram disk surface wobble occurs, the scanning error due to the surface wobble can be corrected by the fθ lens and the cylindrical lens, and the light can be shaped. Since it is easy to use, scanning accuracy can be improved, and manufacturing costs can be reduced due to miniaturization and simplification of component parts.
第１図は本発明の一実施例の全体的な構成を示した光学
系統図、第２図（Ａ）はホログラムの側面図、第２図（
Ｂ）はホログラムディスクの正面図、第３図は走査線の
直線精度実験データ図、第４図（Ａ）、第４図（Ｂ）は
レンズの集光機能説明図、第５図はホログラムディスク
面振れ誤差補正説明図、第６図は従来の光走査装置の全
体的な構成を示した光学系統図である。ｌ・・・半導体レーサコリメットユニット２・・・レー
ザ光３・・・ホログラムディスク４・・・駆動モータ５・・・回折光６・・・ｆθレンズ７・・・円筒レンズ８・・・ドラム１０・・・ホログラフィック回折格子筒図デ′イスク回転角（０走査距離罰ｍ１図（Ａ）図（Ｂ）図（Ａ）２（Ｂ）横走査方向FIG. 1 is an optical system diagram showing the overall configuration of an embodiment of the present invention, FIG. 2(A) is a side view of a hologram, and FIG.
B) is a front view of the hologram disk, Figure 3 is a diagram of the linear accuracy experimental data of the scanning line, Figures 4 (A) and 4 (B) are illustrations of the focusing function of the lens, and Figure 5 is the hologram disc. FIG. 6 is an optical system diagram showing the overall configuration of a conventional optical scanning device. l... Semiconductor laser collimating unit 2... Laser beam 3... Hologram disk 4... Drive motor 5... Diffracted light 6... fθ lens 7... Cylindrical lens 8... Drum 10...Holographic diffraction grating cylinder view Disk rotation angle (0 Scanning distance m1 Figure (A) Figure (B) Figure (A) 2 (B) Horizontal scanning direction
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21010690AJPH0495918A (en) | 1990-08-07 | 1990-08-07 | Optical scanning system |
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21010690AJPH0495918A (en) | 1990-08-07 | 1990-08-07 | Optical scanning system |
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0495918Atrue JPH0495918A (en) | 1992-03-27 |
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21010690APendingJPH0495918A (en) | 1990-08-07 | 1990-08-07 | Optical scanning system |
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0495918A (en) |
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5516211A (en)* | 1978-07-21 | 1980-02-04 | Tokyo Shibaura Electric Co | Coolanttflowout control device |
| JPS58224327A (en)* | 1982-06-24 | 1983-12-26 | Ricoh Co Ltd | Photoscanner |
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5516211A (en)* | 1978-07-21 | 1980-02-04 | Tokyo Shibaura Electric Co | Coolanttflowout control device |
| JPS58224327A (en)* | 1982-06-24 | 1983-12-26 | Ricoh Co Ltd | Photoscanner |
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